Compuestos de litio para captura de CO2: estudio de la reacción empleando diferentes técnicas experimentales

M. L. GRASSO; V. BLANCO; F. COVA; F. C. GENNARI; P. ARNEODO LAROCHETTE

Copiapó

Congreso; CONAMET/SAM 2017; 2017

SAM-CONAMET

El CO2 es responsable de un 86% de las emisiones de los gases antrópicos que producen el efecto invernadero. En los últimos 10 años estas emisiones muestran un continuo incremento, con el consecuente impacto sobre el medio ambiente y la población mundial. Por esta razón, uno de los desafíos que enfrentala comunidad científica es encontrar una solución para la reducción de las emisiones de CO2 originadas de la industria y el transporte. Entre las opciones, la captura de CO2 en el sitio de generación, como puede ser las centrales de generación de energía eléctrica y las cementeras, constituye una alternativa atractiva. Para ello se pueden emplear sólidos absorbentes selectivos de CO2 dispuestos en lechos fijos o fluidizados. Entre estos materiales, el ortosilicato de litio (Li4SiO4) es considerado un material de interés por su elevada capacidad de captura del gas dióxido de carbono a altas temperaturas, mostrando una pequeña pérdida en su capacidad en los ciclos sucesivos de carga y descarga. Este material puede ser sintetizado a partir de reactivos comerciales de bajo costo, siguiendo la reacción en el estado sólido. La reacción entre el Li4SiO4 y el CO2(g) termodinámicamente factible propone como productos de reacción carbonato de litio y metasilicato de litio, dando una capacidad teórica del material del 36% p/p. En este trabajo, se realizó la síntesis del Li4SiO4, partiendo de una mezcla Li2CO3 y SiO2 preparada en un molino de bolas, la cual fue calentada en aire a 800ºC. Este material fue caracterizado por difracción derayos X de polvos (XRD). Luego, la cinética de captura de CO2 del material fue evaluada mediante mediciones termogravimétricas (TG) en flujo de CO2 y CO2/N2, microscopía electrónica de barrido (SEM) y por difracción de Rayos X in situ con radiación de sincrotrón (SR-PXD). En las curvas de TG se observa que la primera etapa de captura del gas ocurre entre 200 y 550ºC (Figura 1), la cual se puede asociar a una reacción en la superficie del material. Luego, se evidencia un cambio en la pendiente de la curva entre 550 y 720ºC, debido a la activación de procesos difusivos en todo el volumen del material. Esta reacción fue seguida por SR-PXD in situ, como se muestra en la Figura 2, donde puede visualizarse la transformación del Li4SiO4 en Li2CO3 y Li2SiO3 durante la captura. Experimentalmente, el material sintetizado mostró una capacidad de captura de 34% p/p a 720ºC, siendo este valor cercano al teórico. Además, se realizó el ciclado del material (captura/liberación de CO2), presentando éste una buenaciclabilidad luego de 5 ciclos (pérdida de la capacidad del 15%).